近日，物理与电子信息工程学院Kashif Ammar Yasir博士与中国科学院物理研究所的刘伍明教授合作，在著名期刊《NPJ量子信息》上发表了最近的研究成果Topological nonlinear optics with spin-orbit coupled Bos-Einstein condensate in cavity。这项成果以浙江师范大学为第一单位发表。

对光的拓扑状态的揭示已经成为量子光学领域的一个里程碑。光子只能通过相位来类比设计拓扑，已在陀螺状光子晶体、类晶体、光波导和简并光腔中研究。单一空腔系统中玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）的自旋-轨道耦合（SOC）缀饰态可为获得合成自旋态提供可能，而量子光学中的电磁诱导透明（EIT）现象可为空腔系统提供透明。

在这项工作中，探测光与BEC的SOC原子态相互作用，并通过EIT效应将原子态的自旋纹理拓印到探针光上投射出来。上图给出通过改变轨道角动量，包含了赝自旋态（自旋上和自旋下）信息的探测光。当原子阻尼大于腔衰减时（κ/γ<1），边缘模出现，揭示了拓扑相变，如上图所示。

赝自旋态将会使探测场的模式分散到有能隙和无能隙的狄拉克锥中。如上图。在弱拉曼耦合时，会出现两个传统的边模，随着耦合增强，变成无能隙狄拉克锥的体模，如上图b和c所示。然而，随着失谐的增加，体态中就会出现能隙，如上图e和f所示。

当κ/γ<1时，边缘态出现，能隙关闭，产生了非线性拓扑结构，如上图g-i所示。这种光学边缘态对定义光的非线性拓扑结构至关重要。这项工作不仅提供了一种展示拓扑光子学的新方法，也为量子非线性光学提供了一个新研究方向。

《NPJ量子信息》是自然出版集团旗下的顶级期刊之一，是中科院一区的顶级期刊，影响因子为7.385。

Kashif Ammar Yasir于2019年9月加入浙江师范大学物理与电子信息工程学院后，不仅发表了多篇优秀成果，而且还获得了国家和省级博士后科研项目。

编辑：姜雯静